【研究前沿】
γ频段的小脑tACS对脑卒中患者步行能力改善
的疗效及机制探讨
姿势控制是CPPC技术的基本原理和核心理念。在健康人和脑卒中患者中，小脑在维持平衡、姿势控制、肌肉张力和下肢运动协调方面起着重要作用。由于幕上脑卒中后结构保留相对完整且可塑性高，以小脑为靶点的无创神经调控技术用于治疗脑卒中患者步态异常的改善的研究与日俱增。其中，γ频段的经颅交流电刺激技术（transcranial alternating current stimulation，tACS）是一种新型的调控方法。γ频段是摆动阶段的一种重要的内源性脑电图振荡频率，也是步态周期中有节奏的运动变化频率。今天，我们一起来学习一下γ频段的小脑tACS对脑卒中患者步行能力改善的疗效及机制探讨的文献报道。
γ频段对运动和步行有着显著影响
大脑活动过程中神经元产生的脑电图振荡通常分为五个波段：β（13-30 Hz）、α（8-13 Hz）、θ（4-8 Hz）、δ(1-4 Hz)和γ(>30Hz)。抑制性中间神经元和锥体细胞相互作用，在γ频段产生脑电振荡。γ振荡通过兴奋-抑制和抑制-抑制控制抑制神经元与其周围兴奋性神经元之间的特定突触联系，从而对知觉、运动、记忆和情绪产生不同的影响。γ振荡被认为在典型步行以及与步行相关的运动启动和学习过程中起着重要作用。目前研究已经证明γ振荡在大脑中的运动影响整个步态周期，并激活不同的大脑区域以建立稳定的步行脑网络。其中，脑桥-小脑脚桥核在γ频段表现出内在的振荡，这对皮质下节律性行走至关重要。
图1：γ振荡
（图片引自Guan A, Wang S, Huang A, Qiu C, Li Y, Li X, Wang J, Wang Q, Deng B. The role of gamma oscillations in central nervous system diseases: Mechanism and treatment. Front Cell Neurosci. 2022 Jul 29;16:962957. doi: 10.3389/fncel.2022.962957）
小脑tACS介绍
tACS是一种非侵入性的神经调控技术，属于经颅电刺激技术之一。tACS通过一种更集中的刺激范式利用微弱的正弦电场来调控皮层活动。不同频率的外源性正弦交流电与静止或任务状态下的神经元活动直接相互作用，通过引入、同步或干扰特定区域脑网络的振荡。
小脑tACS是一种无痛和安全的治疗方案，由于tACS电极放置在额叶和枕叶区域引起视网膜神经放电的激活，而这种激活仅发生在干预过程中，进而引起“视幻觉”或“膦酸反应”。因此，根据最近一项研究的结果，建议将同侧下颌骨作为小脑tACS的第二电极放置位置。同时，为了确保病人治疗的安全，治疗过程还需要观察、测量和询问病人的血压、心率或任何可能出现的不适。
图2：小脑tACS
（图片引自Koganemaru S, Mikami Y, Matsuhashi M, Truong DQ, Bikson M, Kansaku K, Mima T. Cerebellar transcranial alternating current stimulation modulates human gait rhythm. Neurosci Res. 2020 Jul;156:265-270.）
γ频段的小脑tACS研究进展
根据Naro A等人的研究，300Hz tACS刺激后，健康人的小脑大脑抑制功能（cerebellum-brain inhibition，CBI）增加、运动诱发电位（motor evoked potentials, MEP）波幅下降；而50Hz tACS刺激后，健康人的CBI降低、MEP波幅升高，手指敲击任务时间缩短。当同一研究小组对正常人的下肢应用相同的tACS频率设置时，只有50Hz引起同侧下肢MEP的增加。基于这一发现，研究人员推测50Hz的小脑tACS可能抑制浦肯野细胞形成的小脑长时程抑制进而增加MEP。基于上述研究，我们可以得出结论：50Hzγ频段的小脑tACS干预对小脑浦肯野细胞产生的影响干扰了长时程抑制。
脑卒中后步行和平衡功能的康复一直是临床治疗的重点。康复干预的目的是提高姿势控制，纠正和预防异常步态的发生，使患者更好地回归家庭和社会。小脑在健康人和脑卒中患者的平衡、姿势控制、肌肉张力和下肢协调等方面发挥着至关重要的作用，但由于其幕上脑卒中后相较于初级运动皮层，小脑结构保存相对完整且神经可塑性高，因此近年来作为除初级运动皮层以外的第二调控靶点引起了学者的广泛关注。已有研究表明，γ频段是小脑本身在步态周期摆动阶段开始和有节奏运动变化时的一个重要的脑电活动频段。γ频段的小脑tACS已被证实能增强健康人的下肢MEP和上肢功能。然而，还没有研究能够解释脑卒中患者在γ频段的小脑tACS是如何影响与异常步态、姿势控制、平衡和运动学习相关的神经回路。因此，需要后续的研究进一步探讨其干预机制。
参考文献：Feng T, Zhang L, Wu Y, Tang L, Chen X, Li Y, Shan C. Exploring the Therapeutic Effects and Mechanisms of Transcranial Alternating Current Stimulation on Improving Walking Ability in Stroke Patients via Modulating Cerebellar Gamma Frequency Band-a Narrative Review. Cerebellum. 2023 Nov 14. doi: 10.1007/s12311-023-01632-3IF: 2.7 Q3 .
素材来源｜CPPC技术团队
文字编辑｜陈意
图片、编辑排版｜赵敬予 萧楚楚
责任编辑｜江汉宏
